KR20080114695A - Radiation detector - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수의 광전 변환 기판을 나열하여 큰 면적의 방사선 화상을 촬영하는 방사선 검출기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector for photographing a large area radiographic image by arranging a plurality of photoelectric conversion substrates.
의료용 X선 진단 장치로서 인체 등을 투과한 X선 상(像)을 전기 신호로 변환하여 출력하는 평면형 X선 검출기가 실용화되고 있다. 현재, 실용화되어 있는 X선 검출기의 대부분은 기판상에 포토다이오드 등의 복수의 광전 변환 소자가 이차원으로 배열되어 수광부가 형성된 광전 변환 기판과, 상기 광전 변환 기판의 수광부상에 형성된 신틸레이터(scintillator)층을 구비하고, 인체 등을 투과한 X선을 신틸레이터층에 의해 가시광으로 변환하고, 그 가시광을 광전 변환 기판의 광전 변환 소자에 의해 전기 신호로 변환하여 출력하고 있다. 광전 변환 기판은 박막 트랜지스터(TFT)를 이차원으로 배열하여 형성한 회로 기판을 작성하고, 이 회로 기판상에 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 광전 변환소자를 이차원으로 배열하여 형성하고 있다.As a medical X-ray diagnostic apparatus, the planar X-ray detector which converts the X-ray image which permeate | transmitted the human body etc. into an electrical signal and outputs it is put to practical use. Currently, most of the X-ray detectors that have been put to practical use include a photoelectric conversion substrate in which a plurality of photoelectric conversion elements such as a photodiode and the like are arranged on a substrate in two dimensions, and a scintillator formed on the light receiving portion of the photoelectric conversion substrate. A layer is provided and the X-ray which permeate | transmitted the human body etc. is converted into visible light by a scintillator layer, and this visible light is converted into an electrical signal by the photoelectric conversion element of a photoelectric conversion substrate, and is output. A photoelectric conversion substrate creates a circuit board formed by arranging thin film transistors (TFTs) in two dimensions, and is formed by arranging photoelectric conversion elements electrically connected to the thin film transistors on this circuit board in two dimensions.
그런데, 흉부의 뢴트겐 촬영 등에는 큰 면적의 X선 검출기가 필요해지지만, 면적을 크게 할수록 광전 변환 기판의 제조시의 수율 열화나 광전 변환 기판의 제조 장치의 대형화가 필요해지고, 광전 변환 기판의 제조 비용은 높아진다.By the way, in the case of Rontgen imaging of the chest, a large area X-ray detector is required, but as the area becomes larger, the yield deterioration at the time of manufacturing the photoelectric conversion substrate and the enlargement of the manufacturing apparatus of the photoelectric conversion substrate become necessary, and the manufacturing cost of the photoelectric conversion substrate is increased. Becomes high.
그 해결책으로서 X선 검출기로서의 전체의 수광 면적보다 작은 수광 면적의 광전 변환 소자를 이용하고, 이 광전 변환 기판을 복수개 나열하여 면적을 크게 하는 것으로 광전 변환 기판 1장당 수율의 저하를 방지하고, 제작 비용을 저감하는 것이 가능해진다.As a solution, by using a photoelectric conversion element having a light receiving area smaller than the total light receiving area as an X-ray detector, by increasing the area by arranging a plurality of the photoelectric conversion substrates, a decrease in yield per sheet of the photoelectric conversion substrate is prevented, and the production cost is reduced. This can be reduced.
단, 복수의 광전 변환 기판을 나열하여 면적을 크게 한 경우, 복수의 광전 변환 기판 전체에 걸쳐 신틸레이터층을 형성한 것에서는 인접하는 광전 변환 기판들의 경계 부분(이음매 부분)에서 해상도 저하가 발생하는 이유 때문에 그 경계 부분을 포함하는 복수의 광전 변환 기판 전체를 투명막으로 덮어 표면을 평탄하게 하고, 그 투명막상에 신틸레이터층을 형성하고 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2002-48872호의 제 3 페이지, 도 3 참조)However, when a plurality of photoelectric conversion substrates are arranged in a large area, when the scintillator layer is formed over the entire photoelectric conversion substrates, a resolution decrease occurs at the boundary portions (joint portions) of adjacent photoelectric conversion substrates. For this reason, the whole photoelectric conversion board | substrate including the boundary part is covered with a transparent film, the surface is flattened, and the scintillator layer is formed on the transparent film (for example, of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-48872). 3rd page, see FIG. 3)
그러나, 복수의 광전 변환 기판을 나열하여 면적을 크게 하고, 또한 그 경계 부분을 포함하는 복수의 광전 변환 기판 전체를 투명막으로 덮어 표면을 평탄하게 하고, 그 투명막상에 신틸레이터층을 형성한 경우, 투명막의 부분에 의한 MTF(Modulation Transfer Function)나 감도가 열화되는 문제가 있고, 또한 투명막의 형성을 위한 제조 비용이나 투명막의 비용이 드는 문제가 있다.However, when a plurality of photoelectric conversion substrates are arranged to increase the area, and the entire photoelectric conversion substrate including the boundary portion is covered with a transparent film to make the surface flat, and a scintillator layer is formed on the transparent film. In addition, there is a problem that MTF (Modulation Transfer Function) and sensitivity due to portions of the transparent film are deteriorated, and there is a problem that the manufacturing cost for forming the transparent film and the cost of the transparent film are high.
본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 복수의 광전 변환 기판의 수광부 전체에 걸쳐 신틸레이터층을 직접 형성해도 영향이 적은 조건을 규정함으로써 MTF나 감도의 열화를 방지하고, 제조 비용도 저감할 수 있는 방사선 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a point, and by defining a condition having little influence even when directly forming a scintillator layer over the entire light receiving portion of a plurality of photoelectric conversion substrates, it is possible to prevent deterioration of MTF or sensitivity and to reduce manufacturing costs. It is an object of the present invention to provide a radiation detector capable of.
본 발명은 기판 및 이 기판상에 복수의 광전 변환 소자가 이차원으로 배열되어 형성된 수광부를 갖는 복수의 광전 변환 기판과, 이들 복수의 광전 변환 기판을 수광부가 인접하도록 나열하여 얹어 설치하는 기대(基臺)와, 상기 복수의 광전 변환 기판의 수광부 전체에 걸쳐 직접 형성되어 있는 신틸레이터층을 구비하고, 상기 인접하는 광전 변환 기판사이에 형성되는 간극 및 단차는 이들 간극 및 단차에 의한 영향이 상기 광전 변환 소자의 1 개분의 영향에 상당하는 범위내로 한다.The present invention provides a substrate including a plurality of photoelectric conversion substrates having a light receiving portion formed by arranging a plurality of photoelectric conversion elements in two dimensions on the substrate, and the plurality of photoelectric conversion substrates arranged so that the light receiving portions are adjacent to each other. ) And a scintillator layer formed directly over the entire light receiving portion of the plurality of photoelectric conversion substrates, and the gap and the step formed between the adjacent photoelectric conversion substrates are affected by the gap and the step. It is set in the range corresponding to the influence of one element.
도 1은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 방사선 검출기의 일부의 단면도,1 is a cross-sectional view of a part of a radiation detector representing an embodiment of the present invention;
도 2는 상기 방사선 검출기의 단면도,2 is a cross-sectional view of the radiation detector,
도 3은 상기 방사선 검출기의 기대에 복수의 광전 변환 기판을 배치한 상태의 정면도, 및3 is a front view of a state where a plurality of photoelectric conversion substrates are arranged on a base of the radiation detector, and
도 4는 상기 방사선 검출기의 인접하는 광전 변환 기판상에 형성된 신틸레이터층의 현미경 사진이다. 4 is a micrograph of a scintillator layer formed on an adjacent photoelectric conversion substrate of the radiation detector.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)(Best form for carrying out the invention)
도 1 내지 도 3에 있어서, 방사선 검출기(11)는 예를 들면 유리로 형성된 기대(12)를 갖고, 이 기대(12)상에 접착제(13)를 통해 복수의 촬상 기판인 광전 변환 기판(14)이 평면적으로 서로 인접하도록 나열하여 고정되어 있다. 여기서는 사각 형상의 기대(12)상에 사각 형상의 광전 변환 기판(14)의 사방의 변 중의 2변이 다른 광전 변환 기판(14)과 인접하는 상태로 4장의 사각 형상의 광전 변환 기판(14) 이 평면적으로 서로 인접하도록 나열하여 배치되고, 큰 면적으로 1개의 사각 형상의 수광면(15)이 형성되어 있다.1 to 3, the
기대(12)는 인접한 광전 변환 기판(14) 사이의 면 방향의 간극(S)의 크기 및 면에 수직 방향의 단차(D)의 크기가 광전 변환 소자의 1 개의 수광면의 1 변의 크기보다 작아지도록 설정되어 지지되어 있다.The
광전 변환 기판(14)은 유리로 형성된 기판(18)을 갖고, 이 기판(18)상에 박막 트랜지스터(TFT)가 이차원으로 배열되어 형성되고, 또한 이들 각 박막 트랜지스터상에 포토 다이오드 등의 광전 변환 소자가 이차원으로 배열되어 형성되어 있다. 이들 복수의 박막 트랜지스터 및 복수의 광전 변환 소자 등에 의해 광을 전기 신호로 변환하는 수광부(19)가 형성되어 있다.The
광전 변환 기판(14)의 사방의 변 중, 다른 광전 변환 기판(14)과 인접하는 2변에 대해서는 이들 변의 근방까지 수광부(19)가 형성되고, 나머지 2변에 대해서는 변과 수광부(19) 사이에 간격이 생긴다. 이 간격이 생긴 부분에 각 박막 트랜지스터에 접속된 전극 패드(20)가 형성되어 있다.Of the four sides of the
복수의 광전 변환 기판(14)의 수광부(19) 전체상에는 입사된 방사선을 수광부(19)가 수광 가능한 감도를 갖는 광으로 변환하는 주상(柱狀) 결정 구조의 신틸레이터층(21)이 직접 형성되어 있다. 이 신틸레이터층(21)의 두께는 100㎛~1000㎛이고, 신틸레이터층(21)의 재료로는 발광 효율이 좋은 TI 도핑을 실시한 CsI가 자주 사용된다.A
신틸레이터층(21)에는 이 신틸레이터층(21)을 밀봉하여 습기에서 보호하는 보호막(22)이 형성되어 있다. 이 보호막(22)에는 방습 보호와 신틸레이터층(21)의 박리 방지 및 반사를 목적으로 하여, 예를 들면 이산화티탄 입자를 수지로 결착한 것이 사용된다.The
단, 복수의 광전 변환 기판(14)을 나열하여 면적을 크게 하고, 이들 광전 변환 기판(14)의 수광부(19) 전체에 걸쳐 신틸레이터층(21)을 직접 형성하는 경우, 인접하는 광전 변환 기판(14)들의 경계 부분(이음매 부분)에서 해상도 저하가 생기기 쉽다.However, when the plurality of
따라서, 복수의 광전 변환 기판(14)의 수광부(19) 전체에 걸쳐 신틸레이터층(21)을 직접 형성해도 영향이 적은 조건이 없는지 조사했다.Therefore, even if the
인접한 광전 변환 기판(14) 사이에 형성되는 간극(S)이나 단차(D)에 의한 영향이 화상에 있어서 그림자(흑선)가 되므로, 그 간극(S)이나 단차(D)의 길이와 그림자(흑선)의 길이와의 관계를 조사한 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다. 하기 표 1은 방사선 검출기(11)의 인접한 광전 변환 기판(14)의 간극과 그림자(흑선)의 길이와의 관계를 나타내는 표이고, 표 2는 방사선 검출기(11)의 인접한 광전 변환 기판(14)의 단차와 그림자(흑선)의 길이와의 관계를 나타내는 표이다.Since the influence of the gap S or the step D formed between the adjacent
화상에서의 그림자(흑선)의 길이는 수광부(19)의 광전 변환 소자 1 개분에 상당하는 길이 이하인 것이 가장 영향이 적어 바람직하다. 즉, 수광부(19)의 광전 변환 소자 1 개분의 길이가 150㎛인 경우에는 화상에서의 그림자(흑선)의 길이가 150㎛ 이하, 또한 수광부(19)의 광전 변환 소자 1 개분의 길이가 200㎛인 경우에는 화상에서의 그림자(흑선)의 길이가 200㎛ 이하가 된다.The length of the shadow (black line) in the image is most preferably less than or equal to the length corresponding to one photoelectric conversion element of the
이 때문에 상기 표 1 및 표 2에서 화상에서의 그림자(흑선)가 150㎛인 경우에는 간극(S)은 100㎛ 이하, 단차(D)는 75㎛ 이하가 되고, 또한 화상에서의 그림자(흑선)가 200㎛인 경우에는 간극(S)은 133㎛ 이하, 단차(D)는 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직한 결과가 얻어졌다.For this reason, in Table 1 and Table 2, when the shadow (black line) in the image is 150 µm, the gap S is 100 µm or less, and the step D is 75 µm or less, and the shadow (black line) in the image is When the thickness was 200 µm, it was preferable to set the gap S to 133 µm or less and the step D to 100 µm or less.
또한, MTF를 확인한 바, 그림자(흑선) 부분에서의 MTF의 저하가 확인되었지만, 그림자(흑선) 이외의 부분에서의 MTF의 저하는 확인되지 않았다. 이는 도 4에 도시한 바와 같이 그림자(흑선) 부분, 즉 단차(26) 부분에서 신틸레이터층(21)의 이상 성장(27)이 보이고, 이 이상 성장(27) 부분이 MTF의 저하에 영향을 미치기 때문이다.Moreover, when MTF was confirmed, although the fall of MTF in the shadow (black line) part was confirmed, the fall of MTF in the part other than a shadow (black line) was not confirmed. This shows that the
이와 같이 인접하는 광전 변환 기판(14) 사이에 형성되는 간극(S) 및 단차(D)를 이들 간극(S) 및 단차(D)에 의한 영향이 광전 변환 소자의 1 개분의 영향에 상당하는 범위내로 함으로써 복수의 광전 변환 기판(14)의 수광부(19) 전체에 걸쳐 신틸레이터층(21)을 직접 형성해도 영향이 적은 조건을 규정할 수 있다.Thus, the space | interval S and step D formed between the adjacent
이 때문에 종래와 같이 복수의 광전 변환 기판 전체를 투명막으로 덮고 나서 신틸레이터층을 형성하는 것이 아니라 복수의 광전 변환 기판(14)의 수광부(19) 전체에 걸쳐 신틸레이터층(21)을 직접 형성할 수 있으므로 MTF나 감도의 열화를 방지하고, 제조 비용도 저감할 수 있다.Therefore, the
또한, 방사선 검출기(11)로부터 취출하는 화상은 인접하는 광전 변환 기판(14) 사이의 경계 부분(이음매 부분)에서 그림자(흑선)가 되고, 즉 화상의 중심을 통과하는 종횡 방향으로 각 광전 변환 소자 1 라인분의 화상이 블랭크가 된다.Moreover, the image taken out from the
이 때문에 방사선 검출기(11)는 블랭크가 되는 광전 변환 소자 1 라인분의 화상을 이에 인접하는 다른 라인의 화상에 기초하여 보정하는 소프트 기능인 보정 수단을 구비한다. 이에 의해 복수의 광전 변환 기판(14)을 나열하여 면적을 크게 한 경우에도 화면에 블랭크가 없는 화상을 얻을 수 있다.For this reason, the
본 발명에 의하면, 인접하는 광전 변환 기판 사이에 형성되는 간극 및 단차를 이들 간극 및 단차에 의한 영향이 광전 변환 소자의 1 개분의 영향에 상당하는 범위내로 함으로써 복수의 광전 변환 기판의 수광부 전체에 걸쳐 신틸레이터층을 직접 형성해도 영향이 적은 조건을 규정할 수 있다. 이 때문에 복수의 광전 변환 기판의 수광부 전체에 걸쳐 신틸레이터층을 직접 형성할 수 있고, MTF나 감도의 열화를 방지하며, 제조 비용도 저감할 수 있다.According to the present invention, the gaps and the steps formed between adjacent photoelectric conversion substrates are controlled within the range corresponding to the influence of one of the photoelectric conversion elements by the effects of the gaps and the steps. Even if the scintillator layer is directly formed, it is possible to define a condition having little effect. For this reason, a scintillator layer can be directly formed over the entire light receiving part of a plurality of photoelectric conversion substrates, preventing deterioration of MTF and sensitivity, and manufacturing cost can also be reduced.
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